大直徑迴轉體的直徑在線測量裝置的製作方法
2023-09-19 01:10:45 1
專利名稱：大直徑迴轉體的直徑在線測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種大直徑迴轉體的直徑在線測量裝置。
背景技術：
長期以來，隨著大型機械設備向著複雜化、精密化方向發展，對於這些設備所需要的大尺寸工件的加工質量的檢測要求也不斷提高。國內外學者對迴轉體零件直徑及相關參數測量進行了大量研究，但是大直徑測量方面一直沒有理想的方法和儀器出現，尤其在機械行業中，大尺寸精密測量尚未得到很好解決。本發明的目標是研發通過傳感器的搭建在線精密測量大尺寸迴轉體零件的直徑參數。目前，直徑測量的方法主要有直接測量法和間接測量法。直接測量法主要有以下幾種方式用遊標卡尺測量大外徑，用於測量公差等級高於ITio的工件；用外徑千分尺和卡規測量大外徑，這是目前生產車間廣泛使用的計量器具，但精度不高，可測500-2000mm 之間的尺寸。直接測量法由於測量原理決定這類計量器具必然存在大尺寸測量弱點，如計量器具體積大、重量大難以操作，同時受力變形也大，受溫度影響大，測量精度低和計量器具的製造成本高等。跨板式測量儀器和圍繞法測量等接觸式間接測量法存在函數誤差，這樣加大了測量誤差，因而精度不是很高。非接觸式間接測量法如滾輪法，精度可達20 μ，但也存在受滑動影響，不能用於測量不連續的圓柱面等缺點。
發明內容
為克服現有技術的測量精度低，製造成本高的缺點，本發明提供了一種測量精度高，製造成本低的大直徑迴轉體的直徑在線測量裝置。大直徑迴轉體的直徑在線測量裝置，包括對稱地設置於被測迴轉體兩側的第一測量組和第二測量組，第一測量組和第二測量組關於所述的被測迴轉體的軸線對稱設置，兩個測量組分別對準所述的被測迴轉體的兩端；每個測量組均包括發射測量光的發射端、對準所述的發射端的接收端、和連接發射端和接收端的連接件，所述的被測迴轉體位於所述的發射端和接收端之間，所述的測量光遇到被測迴轉體後形成被所述的被測迴轉體擋住、無法傳遞至所述的接收端的被阻擋光和越過所述的被測迴轉體、到達所述的接收端的剩餘光；所述的接收端接收所述的剩餘光並計算剩餘光的光帶寬度，所述的接收端將光帶寬度輸入處理器中，處理器計算獲得被測迴轉體的直徑L= (X' -X) +(Y' -Y) +L'；其中，X'為被測迴轉體為已知的標準校準塊時、第一測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度；Y'為被測迴轉體為已知的標準校準塊時、第二測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度；L'為標準校準塊的直徑；X為未知的被測迴轉體的第一測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度；Y為未知的被測迴轉體的第二測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度。
進一步，第一測量組的連接件與第二測量組之間設有調整兩個測量組之間距離的絲槓機構。本發明的技術構思是採用兩對基於雷射掃描法的雷射測量組，分別搭建在被測迴轉體兩端邊緣處，通過採集數據及分析計算得出所求直徑值。一對雷射測量組由一個發射端測頭和一個接收端測頭組成，通過發射端發出的雷射經由旋轉稜鏡掃描被測件，根據被擋住的光的尺寸得出被測件尺寸。第一測量組A1、B1和第二測量組A2、B2分別安裝在被測迴轉體的左右兩邊，則兩對測頭的發射端和接收端分別位於被測迴轉體的上下兩端。發射端和接收端依靠連接件連在一起，發射端和接收端之間距離固定不動。位於上下方向同一側的兩個測頭之間，即第一測量組的發射端Al與第二測量組的發射端A2、第一測量組的接收端Bl與第二測量組的接收端B2之間的距離可以通過絲杆結構進行調整，從而便於測量不同直徑大小的轉子軸頸， 調整過程中A2與B2 —同移動，避免發射端和接收端偏離同一條直線。整個裝置在測量時從側面伸進並調整至正確的測量位置進行測量。發射端的兩束測量光打在被測迴轉體的一條直徑的兩個端點，兩束測量光各自被擋住一部分後被接收端接收，剩餘光被接收端接收輸入處理器中。第一測量組的剩餘光的光帶寬度為X、第二測量組的剩餘光的光帶寬度為Y，被測迴轉體的直徑用L表示，兩光束邊緣之間的距離用Q表示，可得L = Q-(X+Y)。如先將標準校準塊L』 (或者已知標準校準塊)放入兩個測量組之間進行測量，則有=L' = Q_(X，+Y』)，兩個公式做減法得到=L-L' = (X，-X) +(Y' -Y)，其中L，數值已知，然後X，X』，Y，Y』由傳感器可以方便地得出，進而L= (X』-X) +(Y』-Y)+L』，這樣Q與測量的結果無關，所以Q可以由我們的現場工裝的尺寸來進行任意調節，方便安裝也適應了現場的環境。因而測量之前，先將標準塊推入測量區域，傳感器讀出的X』和Y』值傳入計算機保存，作為已知量。取出標準量塊後，將測量裝置從側方位推入被測迴轉體，傳感器讀出上述的X和Y 值，傳入計算機根據上述公式L = (X』 -X) +(Y' _Y)+L』計算得出被測迴轉體的直徑。本發明具有以下有益效果1.在線實時測量。本發明可從側方位推進，對加工中的工件進行在線測量。雷射測量組的高採樣頻率保證了直徑的在線檢測的可行性。避免了人工操作，提高了測量效率。2.測量精度高。本發明的測量系統的測量精度為2 μ 3μ。3.穩定性好。本發明採用的測量方法受環境因素影響較小，可抗工廠複雜因素幹擾，穩定性好。4.採用兩組雷射測量組即可完成測量過程，製造成本低。
圖1是本發明測量裝置圖。圖2是計算分析原理圖。
具體實施方式
參照附圖，進一步說明本發明大直徑迴轉體的直徑在線測量裝置，包括對稱地設置於被測迴轉體兩側的第一測量組Al、Bl和第二測量組A2、B2，第一測量組Al、Bl和第二測量組A2、B2關於所述的被測迴轉體1的軸線對稱設置，兩個測量組分別對準所述的被測迴轉體1的兩端；每個測量組均包括發射測量光的發射端Al、A2、對準所述的發射端的接收端Bi、 B2、和連接發射端A1、A2和接收端B1、B2的連接件2，所述的被測迴轉體1位於所述的發射端A1、A2和接收端B1、B2之間，所述的測量光遇到被測迴轉體1後形成被所述的被測迴轉體擋住、無法傳遞至所述的接收端的被阻擋光和越過所述的被測迴轉體、到達所述的接收端的剩餘光；所述的接收端Bi、B2接收所述的剩餘光並計算剩餘光的光帶寬度，所述的接收端將光帶寬度輸入處理器中，處理器計算獲得被測迴轉體1的直徑L= (X' -X) +(Y' -Y) +L'；其中，X'為被測迴轉體為已知的標準校準塊時、第一測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度；Y'為被測迴轉體為已知的標準校準塊時、第二測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度；L'為標準校準塊的直徑；X為未知的被測迴轉體的第一測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度；Y為未知的被測迴轉體的第二測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度。第一測量組與第二測量組之間設有調整兩個測量組之間距離的絲槓機構。本發明的技術構思是採用兩對基於雷射掃描法的雷射測量組，分別搭建在被測迴轉體兩端邊緣處，通過採集數據及分析計算得出所求直徑值。一對雷射測量組由一個發射端測頭和一個接收端測頭組成，通過發射端發出的雷射經由旋轉稜鏡掃描被測件，根據被擋住的光的尺寸得出被測件尺寸。第一測量組Al、Bl和第二測量組A2、B2分別安裝在被測迴轉體的左右兩邊，則兩對測頭的發射端和接收端分別位於被測迴轉體的上下兩端。發射端和接收端依靠連接件連在一起，發射端和接收端之間距離固定不動。位於同一測的兩個測頭之間，即第一測量組的發射端Al與第二測量組的發射端A2、第一測量組的接收端Bl與第二測量組的接收端B2之間的距離可以通過絲杆結構進行調整，從而便於測量不同直徑大小的轉子軸頸，調整過程中A2與B2 —同移動，避免發射端和接收端偏離同一條直線。整個裝置在測量時從側面伸進並調整至正確的測量位置進行測量。發射端的兩束測量光打在被測迴轉體的一條直徑的兩個端點，兩束測量光各自被擋住一部分後被接收端接收，剩餘光被接收端接收輸入處理器中。第一測量組的剩餘光的光帶寬度為X、第二測量組的剩餘光的光帶寬度為Y，被測迴轉體的直徑用L表示，兩光束邊緣之間的距離用Q表示，可得L = Q-(X+Y)。如先將標準校準塊L』 (或者已知標準校準塊)放入兩個測量組之間進行測量，則有=L' = Q_(X，+Y』)，兩個公式做減法得到=L-L' = (X，-X) +(Y' -Y)，其中L，數值已知，然後X，X』，Y，Y』由傳感器可以方便地得出，進而L= (X』-X) +(Y』-Y)+L』，這樣Q與測量的結果無關，所以Q可以由我們的現場工裝的尺寸來進行任意調節，方便安裝也適應了現場的環境。因而測量之前，先將標準塊推入測量區域，傳感器讀出的V和Y』值傳入計算機保存，作為已知量。
取出標準量塊後，將測量裝置從側方位推入被測迴轉體，傳感器讀出上述的X和Y 值，傳入計算機根據上述公式L = (X』 -X) +(Y' _Y)+L』計算得出被測迴轉體的直徑。本發明具有以下有益效果1.在線實時測量。本發明可從側方位推進，對加工中的工件進行在線測量。雷射測量組的高採樣頻率保證了直徑的在線檢測的可行性。避免了人工操作，提高了測量效率。2.測量精度高。本發明的測量系統的測量精度為2 μ 3μ。3.穩定性好。本發明採用的測量方法受環境因素影響較小，可抗工廠複雜因素幹擾，穩定性好。4.採用兩組雷射測量組即可完成測量過程，製造成本低。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護範圍不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也及於本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
1.大直徑迴轉體的直徑在線測量裝置，其特徵在於包括對稱地設置於被測迴轉體兩側的第一測量組和第二測量組，第一測量組和第二測量組關於所述的被測迴轉體的軸線對稱設置，兩個測量組分別對準所述的被測迴轉體的兩端；每個測量組均包括發射測量光的發射端、對準所述的發射端的接收端、和連接發射端和接收端的連接件，所述的被測迴轉體位於所述的發射端和接收端之間，所述的測量光遇到被測迴轉體後形成被所述的被測迴轉體擋住、無法傳遞至所述的接收端的被阻擋光和越過所述的被測迴轉體、到達所述的接收端的剩餘光；所述的接收端接收所述的剩餘光並計算剩餘光的光帶寬度，所述的接收端將光帶寬度輸入處理器中，處理器計算獲得被測迴轉體的直徑L= (X' -X) +(Y' -Y) +L'；其中，X'為被測迴轉體為已知的標準校準塊時、第一測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度；Y'為被測迴轉體為已知的標準校準塊時、第二測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度；L'為標準校準塊的直徑；X為未知的被測迴轉體的第一測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度；Y為未知的被測迴轉體的第二測量組的接收端獲取的剩餘光的光帶寬度。
2.如權利要求1所述的大直徑迴轉體的直徑在線測量裝置，其特徵在於第一測量組的連接件與第二測量組之間設有調整兩個測量組之間距離的絲槓機構。
全文摘要
大直徑迴轉體的直徑在線測量裝置，包括對稱地設置於被測迴轉體兩側的第一測量組和第二測量組，第一測量組和第二測量組關於被測迴轉體的軸線對稱設置，兩個測量組分別對準被測迴轉體的兩端；每個測量組均包括發射測量光的發射端、對準發射端的接收端、和連接發射端和接收端的連接件，被測迴轉體位於發射端和接收端之間，測量光遇到被測迴轉體後形成被被測迴轉體擋住、無法傳遞至接收端的被阻擋光和越過被測迴轉體、到達接收端的剩餘光；接收端接收剩餘光並計算剩餘光的光帶寬度，接收端將光帶寬度輸入處理器中，處理器計算獲得被測迴轉體的直徑。本發明具有測量精度高，製造成本低的優點。
文檔編號G01B11/08GK102331236SQ20111024965
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月27日 優先權日2011年8月27日
發明者曹衍龍, 楊將新, 陳小龍 申請人:浙江大學